[发明专利]一种基于贝塞尔曲线的Delta机器人轨迹连接控制方法

说明书

本发明涉及一种基于贝塞尔曲线的Delta机器人轨迹连接控制方法，其特征在于，该方法建立有一曲线弧长模型，该曲线弧长模型表征贝塞尔曲线弧长与曲线参数的对应关系，根据给定轨迹参数及所述曲线弧长模型构建贝塞尔曲线，获得笛卡尔空间坐标，基于Delta机器人的逆运动学模型将笛卡尔空间坐标转化为Delta机器人的关节空间角度，实现Delta机器人轨迹连接。与现有技术相比，本发明具有提高Delta机器人末端运动平滑度、减小电机损耗等优点。

技术领域

本发明涉及机器人轨迹控制领域，尤其是涉及一种基于贝塞尔曲线的Delta机器人轨迹连接控制方法。

背景技术

Delta机器人具有质量轻、速度高的特点，在需要高速运动的行业中应用越来越多，其在工作空间中的运动轨迹主要有直线和圆两种形状，对于Delta机器人来说，按照直接相连的直线段运动的时候，在直线连接点处必须停下来重新运动，因为在该点处速度的方向发生了变化，也就是说速度发生了突变。目前的方案中，利用圆弧曲线设计来对直线段进行连接，使得轨迹在多段直线间过渡时速度能够连续不发生突变。可是圆弧曲线连接直线段存在一些问题，若想圆弧连接后速度不发生突变，那么在连接点处直线与圆弧必然相切，而圆弧与两段直线相切，圆弧的半径就是一个确定的值，同样，圆弧的曲率也就是一个定值，在过渡过程中不可修改。也就是说两段直线的夹角直接决定了过渡圆弧的曲率，对于Delta机器人的实际应用存在局限性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于贝塞尔曲线的Delta机器人轨迹连接控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于贝塞尔曲线的Delta机器人轨迹连接控制方法，该方法建立有一曲线弧长模型，该曲线弧长模型表征贝塞尔曲线弧长与曲线参数的对应关系，根据给定轨迹参数及所述曲线弧长模型构建贝塞尔曲线，获得笛卡尔空间坐标，基于Delta机器人的逆运动学模型将笛卡尔空间坐标转化为Delta机器人的关节空间角度，实现Delta机器人轨迹连接。

进一步地，所述曲线弧长模型为存储有多组贝塞尔曲线弧长与曲线参数的对应关系的查询表。

进一步地，所述查询表的建立具体为：

对已知贝塞尔曲线参数按照一定的分辨率抽样，在每一个抽样点处获得一组弧长和曲线参数的对应关系，保存所有抽样点处的所述对应关系，形成一查询表。

进一步地，所述给定轨迹参数包括路径起点、路径终点、速度和加速度。

进一步地，所述根据给定轨迹参数及所述曲线弧长模型构建贝塞尔曲线具体为：

101)根据所述给定轨迹参数计算机器人末端相对于起点的弧长，根据该弧长查找所述查询表得到对应的曲线参数；

102)根据步骤101)获得的曲线参数构建二阶贝塞尔方程。

进一步地，所述查找所述查询表时，若查询表中不存在当前所查找的弧长，则采用线性插值方式计算获得对应的曲线参数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明对Delta机器人工作空间中多段直线采用贝塞尔曲线过渡，通过选择过渡点与直线拐点之间的距离，可以调整过渡曲线的曲率，使得过渡点附近关节空间中的角加速度变化大大减小，改善了曲线光滑性的同时可减少对于电机的磨损。相对而言，在电机性能不变的情况下，本发明可以大幅增加Delta机器人的运行速度。

2、本发明通过查询表方式实现贝塞尔方程的构建，有效避免重复的逆积分求解，计算消耗小，提高了整个方法的效率。

附图说明

图1为贝塞尔曲线轨迹连接流程图；

图2为贝塞尔曲线轨迹连接示意图；